JPH01103153A - 平板状リニア・パルス・モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 可動部に磁性材からなるロック部材をばねにより取付け
、このロック部材が駆動コイル無励磁状態で固定部にバ
イアス磁束発生用永久磁石により吸着されるように配置
し、駆動コイル励磁状態では上記吸着力が弱められるよ
うにしたので、可動子の位置決め固定を消費電力なしで
かつ強固にでき、衝撃、振動に対して強い。

発明の背景 技術分野 この発明は平板状リニア・パルス・モータに関し、たと
えばワード・プロセッサのフロッピィ・ディスクの読み
書き用磁気ヘッドのヘッド・ドライブ等に適用される平
板状リニア・パルス争モータに関する。

従来技術とその問題点 従来の平板状リニア・パルス・モータは典型的には、複
数の磁極歯をもつ固定子、固定子の磁極歯とそれぞれ対
面して対をなすように配置された複数個の磁極歯をもち
かつ固定子に移動自在に支持された可動子、バイアス磁
束を発生し、対をなす固定子の磁極歯と可動子の磁極歯
を、それらが互いに異極になるように磁化する永久磁石
、および可動子を移動させるために励磁されることによ
って、対をなす固定子の磁極歯と可動子の磁極歯との間
に上記バイアス磁束を強める方向の磁束を順次発生させ
る複数の駆動コイルから構成されている（たとえば特開
昭８２−８４２５２号公報参照）。

このようなリニア・パルス・モータにおいて。

駆動コイルに通電していない無励磁状態においては上記
永久磁石から発生するバイアス磁束によって磁化された
可動子と固定子との磁極歯間に働く力（これをコギング
力という）によって可動子は停止しかつ固定されている
。このコギング力はあまり強くないから衝撃、振動等の
外力が加えられると可動子が移動し、その停止位置が変
化してしまうおそれがある。とくにヘッド・ドライブの
ためにリニアφパルス・モータを適用し、可動子にヘッ
ドを搭載した場合には、ヘッドが突然移動してしまうと
ヘッドの動作（読み書き）が正常に行なえなくなる。ま
た場合によってはリニア・パルス争モータもしくはヘッ
ドの破損につながるおそれがある。

可動子を強固に固定しようとすれば、いずれかの駆動コ
イルに電流を流し吸引力を強める必要があり、そうする
と消費電力が増大する。

発明の概要 発明の目的 この発明は、比較的簡単な構成でしかも電力を消費する
ことなく可動子を任意の位置に強固に固定することので
きる平板状リニア・モータを提供することを目的とする
。

発明の構成 この発明は、複数の磁極歯をもつ固定子、固定子の磁極
歯と対面するように配置された複数個の磁極歯をもちか
つ固定子に移動自在に支持された可動子、バイアス磁束
を発生し、相互に対面する固定子の磁極歯と可動子の磁
極歯を、それらが互いに異極になるように磁化する永久
磁石、および可動子を移動させるために励磁されること
によって、相互に対面する固定子の磁極歯と可動子の磁
極歯との間に上記バイアス磁束を強める方向の磁束を順
次発生させる複数の駆動コイルを備えた平板状リニア・
モータにおいて、永久磁石のバイアス磁束のうちの一部
の磁束の磁気閉回路の一部を構成する位置であって上記
駆動コイルへの通電（励磁）によって発生する磁束によ
って上記磁気閉回路を通るバイアス磁束が弱められる位
置に配置され、かつ可動子およびこれに連動して動く部
材を含む可動部に弾性体を介して取付けられ、上記駆動
コイルに通電されていない（無励磁状態にある）ときに
は上記バイアス磁束による吸引力によって固定子および
これに結合された部材を含む固定部に上記弾性体の復元
力に抗して吸着する磁性体からなるロック部材を設けた
ことを特徴とする。

発明の効果 この発明によると、駆動コイルの無励磁状態において、
可動部に設けられたロック部材が永久磁石のバイアス磁
束に基づいて発生する力によって固定部に吸着される。

したがって、駆動コイルに通電することなく、すなわち
電力を消費することなく可動部のロックが可能である。

しかもロック部材は固定部との間にギャップが存在しな
い状態すなわち密着状態で吸着されるので１強固な固定
が得られ衝撃、振動等に強い。このリニア・パルス・モ
ータをヘッド・ドライブに適用して可動子にヘッドを搭
載した場合にもヘッドの正常な動作が担保され、リニア
・パルス・モータ、ヘット等の破損のおそれもない。

可動子を移動させるために駆動コイルが励磁されたとき
にはロック部材の吸着力が弱められまたは殆ど無くなる
ので可動子のロックが解除され。

可動子の移送駆動が可能となる。

実施例の説明 第１図から第７図はこの発明の実施例を示している。こ
れらのうちで第１図は平板状リニア・パルス・モータの
斜視図であり、可動子およびロック部材を分解して示し
ている。第２図は可動子およびロック部材を組立てた状
態のリニア・パルス・モータの横断面図である。第３図
は同モータの分解斜視図である。第４図は平板状磁極歯
の斜視図である。

第１図から第３図を参照して、平板状リニア・パルス・
モータは固定子１５と可動子１とから構成されている。

固定子１５はベース１１を備えており、このベース１１
の中央部には四角形の穴があけられ、その両側部の上面
はコロ軌道面となっている。ベース１１の四角形穴には
磁性体からなる２つのヨーク１２および永久磁石１３が
位置している。左右一対のヨーク１２が角棒状の永久磁
石１３を中央に挟んだ状態でたとえば接着剤を用いて一
体に固着され、これらがベース１１の下面から四角形穴
の前後の縁部に固着されている。四角形穴の左右の縁部
とヨーク１２との間にはすき間がある。ヨーク１２には
２個ずつ突出部１２ａが形成され、これらの突出部１２
ａ上面に平板状磁極歯１．Ｏａ　、　１０ｂ　、　１０
ｃ　、　ｌＯｄが固着されている。永久磁石１３はヨー
ク１２と接する両面にＮ、Ｓの磁極をもつ。

平板状磁極歯１０ａ〜１０ｄは、第４図に拡大して示す
ように、一定ピツチＰで凸条と凹溝が交互に形成された
形状をもち、磁性体によってつくられている。後に述べ
るように永久磁石１３によって上記の凸条にＮまたはＳ
極が現われるので磁極歯という名称が使われている。も
っとも着磁されて永久磁石化された磁極歯を用いること
もできる。平板状磁極歯１０ａとｌＯｃは同ピツチかつ
同位相であり、　ｌＯｂとｌＯｄも同様であり、磁極歯
１０ａとｌＯｂは同ピツチでかつ位相が１／２ピツチず
らして形成されている。磁極歯１０ａ−１０ｄの位相を
上記のように正しく調整するために、第３図に示すよう
に平板状磁極ｍ１Ｏａ−１０ｄを一平板状に形成し。

この平板ｌＯをヨーク１２の突出部１２ａに固着した後
２機械加工または放電加工により４個に分離することが
好ましい。突出部１２ａおよび磁極歯１０ａ〜ｌＯｄの
周囲にはそれぞれ絶縁フィルム４Ａ、駆動コイル５ａ、
５ｂ、５ｃ、５ｄおよび絶縁フィルム４Ｂがそれぞれ設
けられている。

ベース１１の下面には駆動コイル５ａ〜５ｄのための配
線用の基板１４が固定されている。この基板１４にもヨ
ーク１２と永久磁石１３が入る穴があけられている。

ベース１１の一方の側部には走行基準ガイド７ａがベー
ス１１に溶接によって固定されている。このガイド７ａ
の内側面は磁極歯１０ａ−１０６の方向と正しく直角を
なしている。ベース１１の他方の側部の前後には取付ピ
ース９がはめ合わされ、このピース９とベース１１とに
よって規定されて形成された穴に予圧ガイド７ｂの一部
が入ることにより、このガイド７ｂは横方向にわずかの
範囲で移動自在に設けられている。ピース９とベース１
１とによって形成された穴に両端部が挿入された予圧ば
ね８がガイド７ｂを内方に向って付勢している。

これらのガイド７ａ、と７ｂとの間には可動子１の走行
支持機構６が設けられている。この走行支持機構６はリ
テーナ６Ａを含み、このリテーナ６Ａの中央部には四角
形の穴があけられている。

この穴の両側に位置する水平部分に下方に向うストッパ
片６ｄが形成され、このストッパ片６ｄがベース１１の
四角形の穴内に入っている。リテーナ６Ａの上記水平部
分には複数の穴があけられ、ここにコロ軸６Ｃが収めら
れかつ回転自在に支持されている。また上記水平部分の
両側から立上った垂直部分にも複数の穴があけられここ
に球体６ｂが収められている。

可動子１は板状の磁性体から形成され、その下面に２列
の磁極歯１ａおよび１ｂが形成されている。これらの磁
極歯１ａ、ｌｂも凸条と凹溝が交互に形成されてなり、
そのピッチは磁極歯１０ａ〜１０ｄのピッチＰと同じで
ある。磁極歯１ａと１ｂは１／４ピツチ位相がずれてい
る。

このような可動子１はリテーナ６Ａ内に収められ９球体
６ｂおよびコロ軸６Ｃを介して走行自在に支持されてい
る。球体６ｂは可動子１の側面とガイド７ａ、７ｂとに
接し、コロ軸６Ｃは可動子１の下面とベース１１の上面
との間に位置してこれらに接する。可動子１の磁極歯１
ａは磁極歯１０ａとｌＯｂに一定の間隙をあけて対面し
、磁極歯１ｂは磁極歯ＩＣと１ｄに一定の間隙をあけて
対面する。

ロック部材３は磁性体により形成され、中央部に溝を有
し、その両側が突部３ａとなっている。

このロック部材３は板ばね２の一端部下面に固着され、
この板ばね２は他端部でねじその他の固定手段によって
可動子１の中央部下面に固定されている。後述するよう
にロック部材３は板ばね２の力に抗して永久磁石１３に
より吸引され、その突部３ａが永久磁石１３を跨ぐよう
にしてヨーク１２に接している。

次にこのような平板状リニア・パルス・モータの動作を
第５図を参照して説明する。第５図は可動子１の磁極歯
１ａ、ｌｂと固定子１５の磁極歯１０ａ〜１０ｄのある
状態における位置関係を示している。この平板状リニア
・パルスｅモータ駆動法はユニポーラ駆動である。

永久磁石１３によるバイアス磁束が磁極歯１ａ。

１　ｂ　、　１０ａ−１０ｄに作用しそれらの凸条には
第５図に示すように磁極が現われている。

まず、磁極１１０ａと１ａとが１／４ピツチずれている
状態において、磁極歯１０ａに対応する駆動コイル５ａ
に、磁極歯１０ａにおける永久磁石１３によるバイアス
磁束を強めあう方向の磁束を発生する向きの電流を流す
。すると磁極歯ＬＱａが可動子１の磁極歯１ａを最も強
く引きつけ、可動子１が１／４ピッチ動きこれらの磁極
歯１ａとｌＯａの凸条同志（異極に着磁されている）が
対向した状態で安定する。これが第５図に示す状態であ
る。磁極歯１ｂとＩＯｃとが１／４ピツチずれた状態に
なる。

次に駆動コイル５ａへの通電を停止し、駆動コイル５Ｃ
に磁極歯１０ｃにおける永久磁石１３のバイアス磁束を
強めあう方向の磁束が発生するように電流を流す。する
と、磁極歯ＩＱｃが可動子１を最も強く引っばり１両磁
極歯１ｂと１０ｃが対向して安定するまで（すなわち１
／４ピツチ）可動子１が動く。

同様にコイル５ｂ、５ｄの順に順次通電すると可動子１
は１／４ピツチずつ動いていく。

いずれの駆動コイルにも通電していないときには永久磁
石１３によって磁極歯１　ａ、　　１　ｂ、　１０ａ〜
１０ｄに発生する磁極間の吸引力によって最後に移動し
て安定した位置関係（たとえば第５図に示すような位置
関係）に保持される。このとき可動子１に働いている力
がコギング力である。

次にロック部材によるロック動作について説明する。第
６図は可動子１がロックされている状態を、第７図はロ
ックが解除されて可動子１が上述のように移動するとき
の状態をそれぞれ示している。これらの図面は第２図の
一部を拡大して示すものであるが、断面位置が第２図を
異なっている。すなわち、説明の便宜上、駆動コイル５
ｂ。

５ｄに代えて駆動コイル５ａ、５ｃが、磁極歯ＬＯｃ、
　ＬＯｄに代えて磁極歯ＬＯａ、　１（ｌｃが図示され
ている。

第６図において、駆動コイル５ａ〜５ｄのいずれにも駆
動電流を流していないときには、永久磁石１３のバイア
ス磁束φＢがヨーク１２．磁極歯１０ａ（および１０ｂ
）、磁極歯１ａ、可動子１．磁極歯ｌｂ、磁極歯１０Ｃ
（および１Ｏｄ）、　　ヨーク１２を通り、上述のよう
に磁極歯に磁極が現われコギング力が働いている。また
バイアス磁束φＢの漏れ磁束φＢＬがロック部材３内を
通り、その突部３ａに磁極が現われるので、ばね２の復
元力に抗してロック部材３は永久磁石１３の両側のヨー
ク１２に吸着される。上記のコギング力に加えてロック
部材３のこの吸着力が働くので可動子１は強く固定され
る。ロックのためにいかなる電流も供給されていないの
で消費電力を零にでき、しかも外部からの振動、衝撃に
対して強いものとなっている。

第７図を参照して、可動子１を移動させるために上述の
ように駆動コイル５ａに永久磁石１３によるバイアス磁
束φＢを強める方向に駆動電流を流すと、この駆動電流
によって発生する磁束φ。

は、磁極歯１０ａ、磁極歯１ａ、可動子１．磁極歯ｌｂ
、磁極歯１０ｃ　（ロック部材３の位置に応じて磁極歯
１０ｄや１０ｂも通る）、ヨーク１２．ロック部材３．
ヨーク１２を通る。この磁束φＣはロック部材３におい
ては永久磁石１３による漏れ磁束φＢＬと反対方向に流
れるので、ロック部材３の吸着力が弱められる。ロック
部材３の吸着力が、板ばね２の復元力より小さくなれば
図示のようにロック部材３はヨーク１２から離れ、ロッ
クが解除される。

コイル５ａへの通電によって可動子１が１／４ピッチ動
くのは上述した通りである。

上記のことは、駆動コイル５ｂ、５ｃ、５ｄＬ電流を流
したときにも同じように生じる。

ロック部材３とヨーク１２との間に働く吸着力が弱まり
さえすればロック部材３が必ずしもヨーク１２から離れ
なくてもロック解除である。たとえば板ばね２の復元力
を適当に設定することにより。

ロック部材３がヨーク１２に接触した状態で可動子１を
移動させることができ、この場合には適度な摩擦負荷が
与えられるので可動子１の停止時間を短くすることがで
きる。

第８図は他の実施例を示している。上記実施例では永久
磁石１３は可動子１の移動方向にのびているが、この実
施例では永久磁石１３は可動子１の移動方向と直交する
方向にのび、その前後にヨーク１２が配置されている。

永久磁石１３のバイアス磁束は、ヨーク１２．磁極歯１
０ａ　（および１０ｃ）、可動子の磁極ｌ５ｉａｌａ（
および１ｂ）、磁極歯１０ｂ（および１０ｄ）、　ヨー
ク１２を通り、可動子１の移動方向と同方向に流れる。

このような構成のリニア・パルス・モータにおいては、
ロック部材３は可動子１の移動方向に長くつくられてお
り、鎖線３Ａで示すように永久磁石１３を横切ってヨー
ク１２に吸着されることによりロック作用を行なう。ば
ね２はパンタグラフ式のものに変っている。ロック動作
およびその解除動作は上述した実施例と同じである。

このリニア・パルス・モータも上記実施例と同じように
動作するが、可動子１の磁極歯１ａ。

１ｂを同位相とし、固定子の磁極歯１０ａと１０ｂは１
／２ピッチ位相をずらし、磁極歯１０ａと１０ｃは＋１
／４ピッチ位相をずらし、磁極歯１０ａとｌＯｄは−１
／４ピツチ位相をずらす方が好ましい。駆動コイルの励
磁はコイル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの順で行なう。

第９図はさらに他の実施例を示しており、ここではロッ
ク部材３を取付けた板ばね２がその一端でリテーナ６Ａ
に固定されている。他の構成は第１図に示すものと同じ
である。

リテーナ６Ａは可動子１の移動にともなってその１／２
動く。リテーナ６Ａをロック部材３によって固定するこ
とにより、可動子１は固定子系ところがり接触から摺動
接触になり、その固定が可能となる。このようにすれば
、ロック部材３を含むロック機構の自重が可動子１に付
加されないため、可動子１の応答性が向上する。

第１０図および第１１図はさらに他の実施例を示してい
る。第１０図はベース１１より下部に配置される部材の
分解斜視図であり２図示しない他の部材は第３図等に示
すものと同じである。第１１図は横断面図である。

この実施例においては永久磁石１３として板状のものが
用いられ、中央の線を境としてこの板状永久磁石１３の
上面にはＮ極とＳ極が、下面にはこれと反対の磁極がそ
れぞれ着磁されている。この永久磁石１３による磁束通
路を構成するために永久磁石１３の下面にバック・ヨー
ク１７が固定されている。この実施例においてもロック
部材３はヨーク１２の中央側の部分に吸着される。

第１２図および第１３図はさらに他の実施例を示し、第
１０図および第１１図に示した実施例の変形例に相当す
る。第１２図は可動子１をその一部を切欠いて示すもの
であり、第１３図は横断面図である。

可動子１の下面の両側においてその下方の位置にロック
部材３がばね２により取付けられている。

ばね２およびロック部材３はヨーク１２の両側とベース
１１の四角形の穴の側縁との間に存在する間隙を通って
下方に向っている。ロック部材３の突部３ａが磁石１３
を挟んで上下に位置するヨーク１２の側面とバック・ヨ
ーク１７の側面に吸着する。この実施例では２つのロッ
ク部材３を設けることができるので、可動子１の固定が
より強固になる。

第１４図から第１６図はさらに他の実施例を示しており
、第１４図は可動子のみを分解して示す組立て斜視図、
第１５図は断面図、第１８図は分解斜視図であ“る。

この実施例では永久磁石１３に接して設けられるヨーク
１２が４個に分割されており、各ヨーク１２には可動子
ｌの移動方向にのびる突出部１２ａが形成され、ここに
コイル５ａ〜５ｄが設けられる。コイル５８〜５ｄの軸
方向は可動子１の移動方向と一致する。一体に固着され
た永久磁石１３とヨーク１２とは非磁性体よりなる補強
板１８に固定される。

そして、この補強板１８．コイル５ａ〜５ｄ、前後のヨ
ーク１９および図面で左側の基準ガイド７ａが一体に固
定される。右側にはガイド７ｂが横方向に移動自在に設
けられ１両ガイド７ａ、？ｂ間にリテーナ６Ａが配置さ
れ、このリテーナ６Ａに可動子１が移動自在に支持され
る。予圧ばね８はその両端がヨーク１９にあけられた孔
１９Ａに挿入され、ガイド７ｂおよび一方のリテーナ６
Ａを押圧する。この実施例のリニアーパルス−モータは
コイル５ａ〜５ｄの厚さがモータの厚さに影響しないの
で薄型とすることができるという特徴をもつ。

ロック部材３は棒状のもので、その両端部に下方に向う
突部３ａが形成されている。このロック部材３はばね２
により可動子１の一側方に取付けられる。そして、その
突部３ａにおいて前後のヨーク１９の側部１９ａ（第１
５図参照）に吸着される。この実施例においても、ｍ１
４図に示されているように、ロック部材３を通る永久磁
石１３によるバイアス磁束φＢとコイル５ａ〜５ｄによ
る磁束φ。の方向は反対となる。

ロック部材３を第１５図に１９ｂで示すようにヨーク１
９の側面に吸着させるようにしてもよい。また２つのロ
ック部材３をヨークエ９の両側の２箇所に位置するよう
に設けることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第７図はこの発明の実施例を示すもので、第
１図は平板状リニアーパルスφモータの一部を分解して
示す斜視図、第２図は組立てた状態の横断面図、第３図
は分解斜視図、第４図は磁極歯の斜視図、第５図はリニ
ア・パルス・モータの動作原理の説明図、第６図および
第７図はロック動作を説明するための拡大横断面図であ
る。 第８図は他の実施例を示すもので、平板状リニア・パル
ス・モータの一部を分解して示す斜視図である。 第９図はさらに他の実施例を示すもので、平板状リニア
・パルス・モータの可動子を除いて示す斜視図である。 □　　　第１Ｏ図および第１１ｒＩ！Ｊはさらに他の実
施例を示すもので、第１Ｏ図は平板状リニア・パルス・
モータの一部を分解して示す斜視図、第１１図は組立て
た状態の横断面図である。 第１２図および第１３図は上記実施例の変形例を示すも
ので、第１２図は可動子を一部切欠いて示す斜視図、第
１３図は平板状リニア・パルス・モータの全体の横断面
図である。 第１４図から第１６図はさらに他の実施例を示し。 第１４図は平板状リニア・パルス・モータの一部を分解
して示す斜視図、第１５図は組立てた状態の横断面図、
第１６図は分解斜視図である。 ｌ・・・可動子。 ｌ　ａ　、　　１　ｂ　、　１０ａ　〜ｌＯｄ　−磁極
歯。 ２・・・ばね、　　　　　３・・・ロック部材。 ３ａ・・・ロック部材の突部。 ５ａ〜５ｄ・・・駆動コイル。 ６・・・走行支持機構。 ６Ａ・・・リテーナ。 ７ａ、７ｂ・・・ガイド。 ８・・・予圧ばね、　　　　１１・・・ベース。 １２・・・ヨーク。 １２ａ・・・ヨークの突出部。 １３・・・永久磁石、　　　１７・・・バック・ヨーク
。 １９・・・ヨーク。 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の磁極歯をもつ固定子、 固定子の磁極歯と対面するように配置された複数個の磁
   極歯をもちかつ固定子に移動自在に支持された可動子、 バイアス磁束を発生し、相互に対面する固定子の磁極歯
   と可動子の磁極歯を、それらが互いに異極になるように
   磁化する永久磁石、 可動子を移動させるために励磁されることによって、相
   互に対面する固定子の磁極歯と可動子の磁極歯との間に
   上記バイアス磁束を強める方向の磁束を順次発生させる
   複数の駆動コイル、および 永久磁石のバイアス磁束のうちの一部の磁束の磁気閉回
   路の一部を構成する位置であって上記駆動コイルの励磁
   によって発生する磁束によって上記磁気閉回路を通るバ
   イアス磁束が弱められる位置に配置され、かつ可動子お
   よびこれに連動して動く部材を含む可動部に弾性体を介
   して取付けられ、上記駆動コイルが無励磁状態にあると
   きには上記バイアス磁束による吸引力によって固定子お
   よびこれに結合された部材を含む固定部に上記弾性体の
   復元力に抗して吸着する磁性体からなるロック部材、 を備えた平板状リニア・パルス・モータ。